大型雙槳雙舵船舶操縱性及智能控制的仿真研究.pdf

1、隨著水路運(yùn)輸和船舶工業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸船舶大型化、高速化趨勢(shì)明顯，對(duì)船舶的操縱性的要求越來越高。2013年，以實(shí)現(xiàn)安全、高效、節(jié)能和環(huán)保為目標(biāo)，馬士基向韓國(guó)大宇造船訂購的多艘高達(dá)18000TEU超大型雙槳雙舵的集裝箱船舶投入營(yíng)運(yùn)。其被定義為3E級(jí)船舶，在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，更加注重社會(huì)效益和環(huán)境效益。對(duì)于如此巨大的船舶配備雙槳雙舵，可以使船舶具有更加靈活自主的操縱性能。對(duì)于此類型船舶操縱運(yùn)動(dòng)的建模和控制研究，是具有重要理論和工

2、程意義的科學(xué)問題。
　　本文采用MMG模型的建模機(jī)理，對(duì)船體、舵、槳和外界的干擾分別進(jìn)行研究，建立了雙槳雙舵船舶的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并仿真計(jì)算實(shí)船的旋回試驗(yàn)曲線來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。根據(jù)船舶的不同的航行狀況，在高速域采用雙槳同速推進(jìn)，雙舵聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)滿載和壓載的不同工況進(jìn)行仿真并與實(shí)船情況進(jìn)行對(duì)比，而在低速域則對(duì)船舶采用雙槳錯(cuò)車控制，雙舵單獨(dú)控制的方法對(duì)船舶的操縱性能進(jìn)行仿真研究，并與另外一艘船舶尺度相似的單槳單舵船舶SHANGHAI號(hào)

3、集裝箱船作為對(duì)比研究對(duì)象，來研究在低速域，雙槳雙舵配合使用時(shí)的優(yōu)越特性。
　　本文研究了船舶的航向保持控制問題，作者主要設(shè)計(jì)了二種智能控制器來實(shí)現(xiàn)船舶航向保持控制。第一種是根據(jù)偏差大小將引入的非線性函數(shù)實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)PID參數(shù)，從而來提高控制器性能的變參數(shù)PID控制器。第二種是將小腦模型關(guān)節(jié)控制器(CMAC)與傳統(tǒng)PID相結(jié)合，利用CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的收斂速度快、泛化能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于軟硬件實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。由于CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有